Астероид, убивший динозавров, вызвал глобальное цунами, которое очистило морское дно в тысячах миль от места падения

Астероид шириной в милю, упавший на Землю 66 миллионов лет назад, уничтожил почти всех динозавров и примерно три четверти видов растений и животных планеты.

Согласно новому исследованию, проведенному под руководством Мичиганского университета, оно также вызвало чудовищное цунами с волнами высотой в милю, которые омыли дно океана в тысячах миль от места удара на полуострове Юкатан в Мексике.

Исследование, публикация которого запланирована на 4 октября в журнале AGU Advances , представляет собой первое глобальное моделирование ударного цунами Чиксулуб, которое будет опубликовано в рецензируемом научном журнале. Кроме того, исследователи UM изучили геологические данные более чем в 100 местах по всему миру и нашли доказательства, подтверждающие предсказания их моделей о пути и силе цунами.

«Это цунами было достаточно сильным, чтобы потревожить и разрушить отложения в океанских бассейнах на полпути вокруг земного шара, оставив либо пробел в осадочных записях, либо беспорядок более старых отложений», — сказала ведущий автор Молли Рэндж, которая провела исследование моделирования для магистерской диссертации. под руководством физического океанографа UM и соавтора исследования Брайана Арбика и палеоокеанографа UM и соавтора исследования Теда Мура.

Обзор геологической летописи был сосредоточен на «пограничных участках», морских отложениях, отложившихся непосредственно перед или сразу после падения астероида и последующего массового вымирания K-Pg, завершившего меловой период.

«Распределение эрозии и перерывов, которые мы наблюдали в морских отложениях верхнего мелового периода, согласуется с результатами нашей модели, что дает нам больше уверенности в предсказаниях модели», — сказал Рэндж, который начал проект еще будучи студентом в лаборатории Арбика в Департамент наук о Земле и окружающей среде.

Авторы исследования подсчитали, что начальная энергия ударного цунами была в 30 000 раз больше, чем энергия землетрясения в Индийском океане в декабре 2004 года, которое унесло жизни более 230 000 человек и является одним из крупнейших цунами в современной истории.

Моделирование команды показывает, что ударное цунами излучалось в основном на восток и северо-восток в северную часть Атлантического океана и на юго-запад через Центральноамериканский морской путь (который раньше разделял Северную Америку и Южную Америку) в южную часть Тихого океана.

В этих бассейнах и в некоторых прилегающих районах скорость подводного течения, вероятно, превышала 20 сантиметров в секунду (0,4 мили в час), скорости, достаточной для размыва мелкозернистых отложений на морском дне.

Напротив, согласно моделированию команды, Южная Атлантика, северная часть Тихого океана, Индийский океан и регион, который сегодня является Средиземным морем, были в значительной степени защищены от сильнейших последствий цунами. В этих местах смоделированные скорости течений, вероятно, были меньше порогового значения 20 см/сек.

Для обзора геологической летописи Мур из UM проанализировал опубликованные записи о 165 разрезах морских границ и смог получить полезную информацию из 120 из них. Большая часть отложений образовалась из кернов, собранных во время научных проектов по бурению океана.

В Северной Атлантике и южной части Тихого океана было наименьшее количество участков с полными непрерывными пограничными отложениями K-Pg. Напротив, наибольшее количество полных пограничных разрезов K-Pg было обнаружено в Южной Атлантике, северной части Тихого океана, Индийском океане и Средиземноморье.

«Мы нашли подтверждение в геологических записях предсказанных областей максимального воздействия в открытом океане», — сказал Арбик, профессор наук о Земле и окружающей среде, курировавший проект. «Геологические данные определенно укрепляют бумагу».

Особое значение, по мнению авторов, имеют обнажения границы K-Pg на восточных берегах северных и южных островов Новой Зеландии, которые находятся на расстоянии более 12 000 километров (7 500 миль) от места падения Юкатана.

Сильно нарушенные и неполные отложения Новой Зеландии, называемые олистостромальными отложениями, первоначально считались результатом местной тектонической активности. Но, учитывая возраст отложений и их расположение непосредственно на смоделированном пути ударного цунами Чиксулуб, исследовательская группа под руководством UM подозревает другое происхождение.

«Мы чувствуем, что эти отложения отражают последствия ударного цунами, и это, пожалуй, самое красноречивое подтверждение глобального значения этого события», — сказал Рэндж.

В части моделирования исследования использовалась двухэтапная стратегия. Во-первых, большая компьютерная программа, называемая гидрокодом, смоделировала хаотические первые 10 минут события, которые включали удар, образование кратера и возникновение цунами. Эту работу провел соавтор Брэндон Джонсон из Университета Пердью.

Основываясь на результатах предыдущих исследований, исследователи смоделировали астероид диаметром 14 километров (8,7 миль), движущийся со скоростью 12 километров в секунду (27 000 миль в час). Он ударился о гранитную кору, покрытую толстыми отложениями и мелководьем океана, взорвав кратер шириной примерно 100 километров (62 мили) и выбросив в атмосферу плотные облака сажи и пыли.

Через две с половиной минуты после удара астероида завеса выброшенного материала оттолкнула стену воды от места падения, на короткое время образовав волну высотой 4,5 км (2,8 мили), которая утихла, когда выброс упал обратно в Земля.

Через десять минут после того, как снаряд попал в Юкатан, и в 220 километрах (137 миль) от точки удара, волна цунами высотой 1,5 километра (0,93 мили) — кольцеобразная и распространяющаяся наружу — начала подметать через океан во всех направлениях, согласно моделированию UM.

На 10-й минуте результаты гидрокодового моделирования Джонсона iSALE были введены в две модели распространения цунами, MOM6 и MOST, для отслеживания гигантских волн в океане. MOM6 использовался для моделирования цунами в глубоком океане, а NOAA использует модель MOST для оперативного прогнозирования цунами в своих центрах предупреждения о цунами.

«Важным результатом здесь является то, что две глобальные модели с разными формулировками дали почти идентичные результаты, и геологические данные о полных и неполных разрезах согласуются с этими результатами», — сказал Мур, почетный профессор наук о Земле и окружающей среде. «Модели и проверочные данные хорошо совпадают».

Согласно моделированию команды:

• Через час после удара цунами распространилось за пределы Мексиканского залива в Северную Атлантику.
• Через четыре часа после удара волны прошли через Центральноамериканский морской путь в Тихий океан.
• Через 24 часа после удара волны пересекли большую часть Тихого океана с востока и большую часть Атлантики с запада и вошли в Индийский океан с обеих сторон.
• Через 48 часов после удара значительные волны цунами достигли большей части береговых линий мира.

Для текущего исследования исследователи не пытались оценить степень затопления побережья, вызванного цунами.

Однако их модели показывают, что высота волн в открытом океане в Мексиканском заливе превышала бы 100 метров (328 футов), а высота волн превышала 10 метров (32,8 фута), когда цунами приближалось к прибрежным районам Северной Атлантики и частям Южной Атлантики. Тихоокеанское побережье Америки.

Когда цунами приблизилось к этим береговым линиям и столкнулось с мелкими придонными водами, высота волн резко увеличилась в результате процесса, называемого обмелением. Текущие скорости превысили порог в 20 сантиметров в секунду для большинства прибрежных районов мира.

«В зависимости от геометрии побережья и наступающих волн, большинство прибрежных районов будут в той или иной степени затоплены и размыты», — считают авторы исследования. «Любые исторически задокументированные цунами меркнут по сравнению с таким глобальным воздействием».

Видео: https://youtu.be/hy6wfjqFBE0

По словам Арбика, планируется провести последующее исследование, чтобы смоделировать масштабы затопления прибрежных районов во всем мире. Это исследование будет возглавлять Василий Титов из Тихоокеанской морской экологической лаборатории Национального управления океанических и атмосферных исследований, который является соавтором статьи AGU Advances.

Помимо Рэнджа, Арбика, Мура, Джонсона и Титова, авторами исследования являются Алистер Адкрофт из Принстонского университета, Джозеф Ансонг из Университета Ганы, Кристофер Холлис из Университета Виктории в Веллингтоне, Кристофер Скотезе из проекта PALEOMAP и Хэ Ван из Лаборатория геофизической гидродинамики NOAA и Университетская корпорация атмосферных исследований.

Финансирование было предоставлено Национальным научным фондом и Фондом поддержки доцентов Мичиганского университета, который поддерживается Премией факультета Маргарет и Германа Сокол. Моделирование MOM6 проводилось на суперкомпьютере Flux, предоставленном Технической службой перспективных исследований Мичиганского университета.